¿Cuáles son las ventajas de la hélice LEAPTech de la NASA en la tecnología de alas?

El aumento de elevación no tiene nada que ver con la elevación Magnus (o el efecto Coanda). Es simplemente un aumento en la presión dinámica a lo largo de todo el tubo de corriente del ala.

A velocidades bajas de despegue y aterrizaje (ligeramente por encima de una velocidad de pérdida de 61 nudos), la velocidad inducida de la hélice casi duplica la velocidad que ve el ala; y la sustentación es una función de la velocidad efectiva al cuadrado. Pero debido al remolino y otros efectos, el ala no experimenta un aumento de sustentación de 4x, sino de 2 a 3 veces.

El objetivo de las hélices internas no es lograr una alta eficiencia de propulsión, sino que queremos que esas hélices internas alcancen altas velocidades inducidas; piense en ellas como parte del sistema de elevación alta (que también proporciona redundancia de empuje).

De hecho, el aterrizaje es el caso crítico, y tener una eficiencia de propulsión más baja (y una distribución de sustentación a lo largo de la envergadura más pobre debido a los efectos de remolino) es útil para crear suficiente resistencia. Los puntales internos no están activos en vuelo de crucero, sino que simplemente se pliegan contra la góndola (muchos motoveleros ya hacen este tipo de plegado en el morro).

Al usar solo la hélice de punta de ala en crucero, podemos lograr una eficiencia de propulsión de ~95 % (frente al 75 a 85 % con una instalación típica de hélice de punta de fuselaje). La razón de esto es que tenemos menos bloqueo y fricción, además de poder aprovechar el fuerte vórtice de la punta del ala girando contra él. Dado que los motores eléctricos no experimentan un lapso de potencia con la altitud (porque no respira aire), tenemos demasiada potencia en la altitud de todos modos, por lo que al usar solo el motor de punta de ala no causa mucha penalización en el peso del motor (y los motores eléctricos logran ~ 6 veces menos peso por caballo de fuerza que un motor alternativo).

En términos de baterías y alcance, la clave es lograr un vuelo de crucero de alta eficiencia y parece que con las baterías actuales se puede lograr un alcance de 200 millas. Al agregar un pequeño motor extensor de rango de <50 hp, la aeronave podrá lograr un rango de ~ 400 millas. Actualmente estamos diseñando un avión X que volará en 2017 para corroborar todos estos números, con la plataforma de prueba en tierra (ala y camión) proporcionando una base de datos aerodinámica para validar nuestro análisis.

Tenga en cuenta que soy el investigador principal de la NASA del enfoque de integración de propulsión eléctrica distribuida LEAPTech y el demostrador X-Plane de tecnología de propulsión eléctrica convergente (CEPT). Tenemos un equipo en NASA Langley y Armstrong, así como dos grandes pequeñas empresas, Joby Aviation y ESAero, que están adaptando un Tecnam P2006T con un sistema de ala de propulsión eléctrica distribuida.

La principal ventaja sería similar a la de los flaps soplados . El flujo alrededor del ala se acelerará ligeramente, por lo que opera a una presión dinámica efectiva más alta. Esto ayuda a evitar la separación del flujo y permite crear más sustentación desde la misma área del ala. Este efecto debería notarse especialmente a baja velocidad, cuando el aumento relativo de la velocidad en el lavado de puntales es más alto. Sin embargo, para el efecto más alto, las hélices funcionarán a la máxima potencia, por lo que la velocidad de vuelo mínima solo será posible en un ascenso y la aproximación y el aterrizaje requerirán una velocidad significativamente mayor.

Otras ventajas son:

• redundancia
• control de guiñada por cambios de potencia selectivos
• Mejor campo de visión para el piloto y los pasajeros.

Sin embargo, una vez que sus baterías se agoten, el avión aún debe poder volar para realizar un aterrizaje de emergencia, y para la certificación FAR parte 23, la velocidad mínima no debe exceder los 61 nudos , especialmente en este caso. Por lo tanto, la pequeña cuerda del ala del avión de la foto me parece terriblemente optimista.

Escalar esto no será difícil en principio, pero cuanto más grandes sean los aviones, más difícil será empacar suficiente capacidad de batería. Los aviones más grandes tienen cargas de ala más altas y vuelan más rápido, por lo que sus necesidades específicas de potencia son mayores. Durante las próximas décadas, la propulsión eléctrica previsiblemente no será escalable a los aviones de transporte.

Editar : FAR parte 23.49 ya no es válido para nuevos diseños. Sin embargo, todos los aviones certificados aún deben cumplir con las reglamentaciones vigentes cuando comenzó el proceso de certificación.